水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析

陈晓明

【摘要】水利工程土石坝枢纽的建设工作涉及到较多的影响因素，相关工作人员要运用专业知识进行水文、地理和天气等环境的信息采集工作，对土石坝前期的准备工作进行彻底落实，保证工程设计和安全施工的顺利实施。在土石坝的轴线和相关建筑群要进行合理的安排，用最少的工程预算设计最优的方案，并对土石坝剖面和构造进行专业的计算，进而从多方面把握工程要点，保证水利工程土石坝枢纽的科学建设。本文对水利工程土石坝枢纽设计中的要点进行了分析。

【关键词】水利工程；土石坝枢纽设计；要点

1、水利工程中土石坝的概念及优势

土石坝是水利工程建设中较常用的一种坝体形式，由于其应用的原材料比较简单，在我国的早期就已经进行了工程的运用，经过几十年的实践与总结，土石坝枢纽已经成为了我国水利工程中的主要挡水坝体之一，在我国的水利工程建设中有着重要的应用价值。土石坝的原材料主要是土粒和砂石，在我国广袤的土地中，可谓是资源极其丰富，工程中经过抛填、重型机器碾压和灌注等一系列作业后，将土料和石料进行均匀的混合和压实，再筑成挡水的最佳形状，来实现水利坝体挡水的工程应用。土石坝经过多年来的工程实践后，其施工技术和设计方案不断的创新，面对不同的地理和水域环境，能够很好的运用经验和技术进行科学的施工建设。

土石坝坝体在水利工程的建设中有着较多的优势。首先，土石坝的原材料比较简单，主要是土料和石料，在工程的采取中比较方便，甚至是在某些工程环境中可以就地取材，减少工程运输的成本，并且土石料的成本较低，及时进行工程运输，其坝体的建设成本也较低。其次，土石坝的应用时间比较长，经过多年来的工程实践和总结教训，土石坝的工程建设已经形成了一套较完整的体系，面对不同的施工环境能够分析出工程的重点和注意事项，能够科学的进行方案设计，对于施工人员，由于多年来的工作经验较丰富，专业知识和技能掌握运用的较多，也保证了工程质量。最后，经过近年来我国经济技术的不断发展，信息化技术、大型设备机器的更新和科学技术的不断突破，也在较大程度上影响了土石坝技术的革新，使得土石坝枢纽建设能够更好的适应我国水利工程的现代需求。

2、水利工程土石坝枢纽设计中的要点

2.1 水利工程土石坝枢纽设计前的准备工作

2.1.1 做好土石坝枢纽基本材料的采集

石坝枢纽设计准备阶段，要结合地质环境特征选择合理的材料，施工任务开展阶段可能会遇到一些突发现象，需要将方案临时更改，加强材料取样分析，更方便进行方案优化，对水利工程的建设质量起到提升作用。采集样点的选择也十分重要，要反应出工程的整体状况。地形材料的外在表现形式是地形图，在绘制地形图的时候一定要对土石坝所在位置的地形进行实地勘察，然后采用最合理的比例进行绘制。

2.1.2 土石坝枢纽水文地质资料的采集和整理

因此在设计水利工程土石坝枢纽之前要聘请水文地质专业技术人员对土石坝所在位置的水文地质进行实地勘察，具体包括水库坝址附近的土壤力学性质、地质构造、风化程度以及河床覆盖层的厚度等。除了考虑土石坝所在位置的地形、水文地质条件外，还要考虑水利工程所在地区的气象条件，具体包括温度、湿度、降雨量、风速等资料。

2.2 对水利工程中土石坝枢纽进行合理的布置

在水利工程枢纽中有水电厂房、泄洪厂房和开关厂房等建筑群，在建筑布局上要结合当地的地理形势进行科学的规划，由于每个厂房都有各自的功能，相互之间也有紧密的联系，要想发挥出整个水利工程枢纽的最大潜力，合理的建筑物规划至关重要。在规划中不仅要将水利工程的经济效益进行最大化设计，还要保持工程的持久运行，将每个建筑的预算进行分析，将多种方案进行优化对比，不仅要有较高的实用价值，还要有较低的工程预算，更要保证施工过程的安全性。

2.3 泄洪建筑物和排砂建筑物的设计

水利工程建设中，较大的一项用途就是防洪泄水，以保證人们的生命财产安全。在防洪泄水中，泄洪建筑物和排砂建筑物是土石坝枢纽中的主要泄洪渠道，在泄洪建筑物的设计中要针对环境的水文情况进行合理设计，既要利用当地的水流走向，又要保证建筑物的稳固性，对于水域下方泥沙较多的地势，要进行泄洪建筑与排砂建筑物的综合利用，防止泥土砂石堵塞建筑物，造成泄洪困难和建筑物稳定性的损害。

2.4 土石坝剖面和构造的设计

通过优化结构设计，坝体的使用性能也会有明显进步。石坝建设位置不同遭受到的水利冲击也不相同，因此在方案设计中，要体现出这种差异性，满足各个区域的工程承载需求，可以借助计算机软件来完成承载参数计算任务，所得到的结果也更高效准确，存在不合理内容可以进行局部优化，以免影响到工程进度。水利工程土石坝坡的尺寸要综合考虑坝型、坝高、坝基材料的性质等因素来确定。一般来说，常用的土石坝坡在1∶2-1∶4之间。土石坝上下游边坡应根据坝面排水、检修、道路、稳定性等设置马道。土石坝顶的高程要根据正常运用和非常运用的静水位加相应的超高A予以确定。正常运用下，坝顶的高程应不低于静水位。土石坝顶的宽度要综合考虑构造、施工、运行、抗震等因素，一般最小土石坝顶宽度在5.0～15m之间。

3、结束语

总的来说，土石坝是水利工程枢纽中的主要坝体形式之一，由于其较广泛的应用和技术经验的健全性，使得水利工程事业不断的稳步向前发展。水利工程对于我国的水域养殖、田地灌溉和防洪泄水都有着重要的意义，保证我国经济稳定的同时，也保证了社会和人民的生产生活的安全。土石坝在水利工程中具有较大的优势，文章从水利工程坝体枢纽的基本工作内容和设计要点进行分析。

参考文献：

[1]李娟.土石坝三维参数化设计中的关键算法研究[D].郑州大学，2015.

[2]李娟，王宗敏，林予松，杨海波.土石坝参数化设计中的关键技术研究[J].图学学报，2015，01：28-34.

[3]邓七生，余启清.水利工程中土石坝边坡稳定分析和设计[J].江西建材，2015，07：108.

[4]王明，叶孝民.水利工程土石坝枢纽设计中的要点分析[J].江西建材，2015，07：109.

[5]吴奇明.土石坝排水设计分析[J].黑龙江水利科技，2015，04：59-61.